JPH08168639A - 脱硝触媒を内蔵した脱硝装置へのアンモニア注入量制御方法および制御装置 - Google Patents

脱硝触媒を内蔵した脱硝装置へのアンモニア注入量制御方法および制御装置

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JPH08168639A
JPH08168639A JP6317014A JP31701494A JPH08168639A JP H08168639 A JPH08168639 A JP H08168639A JP 6317014 A JP6317014 A JP 6317014A JP 31701494 A JP31701494 A JP 31701494A JP H08168639 A JPH08168639 A JP H08168639A
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JP
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ammonia
inlet
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denitration
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JP6317014A
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Okikazu Ishiguro
興和 石黒
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 負荷が急激に変化した場合であっても、脱硝
装置出口NOx濃度を設定値近傍に維持するとともに、
リークNH3 量が低減する、脱硝装置へのNH3注入量
制御方法を提供する。 【構成】 処理ガス流量計1からの処理ガス流量と、入
口NOx濃度計2からの入口NOx濃度より入口NOx
量信号21を求め、出口NOx濃度設定器3からの出口
濃度設定値と入口NOx濃度から必要NH3 モル比信号
13を求め、出口NOx濃度計4からの出口NOx濃度
信号と、出口NOx濃度設定信号との偏差に基づきフィ
ードバックモル比信号15を求め、処理ガス流量と入口
NOx濃度と入口ガス温度計30からの入口ガス温度と
の変化傾向に基づきNH3 注入量補正信号31aを求
め、前述した各信号21、13、15および31aとN
3 流量計6の検出値に基づきNH3 流量調整弁20を
調整することにより、脱硝装置へのNH3 注入量を制御
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、脱硝触媒を内蔵した脱
硝装置へのアンモニア注入量制御方法および装置に係
り、特に負荷変化時にも排ガス中の窒素酸化物を低減し
装置からのリークアンモニアを低減するのに好適な触媒
内蔵脱硝装置へのアンモニア注入量制御方法および装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の脱硝触媒を内蔵した脱硝装置への
還元剤としてのアンモニア注入量制御装置は、図4に示
すように、処理ガス流量計1の出力信号と入口NO
X (窒素酸化物)濃度計2の出力信号を乗算器7aで乗
算して、入口NOX 量信号21とする。一方、入口NO
X 濃度計2の出力信号および出口NOX 濃度設定器3の
出力信号より、引算器8aおよび割算器9より必要脱硝
率信号10を演算し、この信号を関数発生器11に入力
して、入口NOX 量に対して必要なアンモニアモル比信
号13を演算する。
【0003】出口NOX 濃度設定器3の出力信号と出口
NOX 濃度計4の出力信号との間の偏差信号を引算器8
bで求め、調節計12aで信号処理して、フィードバッ
クモル比信号15を演算する。加算器14aでは、必要
モル比信号13とフィードバックモル比信号15を加算
して、全モル比信号16とし、乗算器7bで、入口NO
X 量信号21と乗算して、必要アンモニア流量信号22
とする。次に、負荷要求信号5を微分器17および2階
微分器18で演算処理した信号を加算器14bに入力
し、加算器14bでは、これらの信号と前述の必要アン
モニア流量信号22と加算して、アンモニア流量要求信
号19を演算する。このアンモニア流量要求信号19と
アンモニア流量計6の出力信号の偏差を引算器8cで求
め、調節計12bで信号処理してアンモニア流量調整弁
20を開閉することにより、脱硝装置出口NOX 濃度を
設定値近傍に維持していた。
【0004】この制御方式は、基本的には、入口NOX
量に対する先行値、出口NOX 濃度と出口NOX 濃度設
定値との偏差によるフィードバック補正および負荷要求
信号に対する動的先行値により、アンモニア注入量を決
定する方式である。なお、動的先行値は、アンモニア注
入量の変化に対する脱硝反応のおくれ、通常10数分を
補償するために設けられている。
【0005】最近では、火力プラントの高速負荷変化率
運用に伴ない、脱硝負荷の変動が急激になってきたにも
かかわらず、脱硝装置出口NOX 濃度の設定値に対する
出口NOX 濃度の制御性を向上させ、リークアンモニア
濃度を減少させることが必要不可欠となっている。例え
ば、負荷上昇時を例にとると、脱硝負荷の増加に対して
は、負荷要求信号に対する動的先行制御によるアンモニ
アの大量注入により、脱硝装置出口NOX濃度は、設定
値の近傍に維持できるが、その後、脱硝負荷が一定にな
ると、脱硝装置におけるアンモニアが過剰となり、脱硝
率が過度に上昇して、脱硝装置出口NOX 濃度が極端に
低下するとともに脱硝装置出口の流出アンモニア濃度が
規定値をこえてしまう。
【0006】このように、従来技術になるアンモニア注
入量制御方式では、高速負荷変動時において、脱硝装置
出口NOX 濃度を設定値の近傍に維持するとともにリー
クアンモニア濃度を減少させるという点について十分に
は配慮されていなかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、脱硝
負荷が急激に変化した場合においても、脱硝装置出口N
X 濃度を設定値近傍に維持するとともに装置からのリ
ークアンモニアを所定値以内に抑制するという点につい
て配慮がされておらず、また、動的先行制御によるアン
モニアの大量注入により、出口NOX 濃度は設定値近傍
に抑えられても、脱硝反応の大きなおくれにより、その
後、出口NOX 濃度が設定値を大幅に下まわるという問
題があった。
【0008】本発明の目的は、高速負荷変動時において
も、脱硝装置出口のNOX 濃度を設定値近傍に維持し、
リークアンモニア濃度を減少できる、脱硝装置へのアン
モニア注入量制御方法および装置を提供することにあ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願で特許請求する発明は以下のとおりである。 (1)脱硝触媒を内蔵した排ガス脱硝装置へのアンモニ
ア注入量を、該装置の入口ガスNOX 濃度、出口NOX
濃度およびその設定値とから求めた必要アンモニアモル
比信号と、処理すべき排ガスの入口NOX 量信号とに基
づき制御する方法において、入口排ガスの流量、NOX
濃度および温度の変化傾向に基づく学習型フィードフォ
ワードファジィ制御手段により前記アンモニア注入量を
補正することを特徴とする脱硝触媒を内蔵した脱硝装置
へのアンモニア注入量制御方法。
【0010】(2)脱硝触媒を内蔵した脱硝装置へのア
ンモニア注入量制御装置において、脱硝装置入口排ガス
流量とNOX 濃度とに基づき入口NOX 量を算出する手
段と、入口NOX 濃度と出口NOX 濃度設定値とにより
必要アンモニアモル比信号を算出する手段と、出口NO
X 濃度とその設定値との偏差に基づきフィードバックモ
ル比補正信号を算出する手段と、入口排ガスの流量、N
X 濃度および温度の変化傾向に基づいてアンモニア注
入量補正信号を算出する自己学習型フィードフォワード
ファジィ制御器と、算出した前記入口NOX 量、必要ア
ンモニアモル比信号、フィードバックモル比補正信号、
アンモニア注入量補正信号とを用いてアンモニア注入量
を調整する手段とを設けたことを特徴とする脱硝触媒を
内蔵した脱硝装置へのアンモニア注入量制御装置。
【0011】
【作用】脱硝装置においては、アンモニア注入量に対す
る出口NOX 濃度の応答には10分程度のおくれがあ
る。このため、フィードバック制御のみでは良好な出口
NOX 濃度の制御性を確保できない。そこで、脱硝装置
入口排ガス流量、入口ガス温度および入口NOX 濃度の
変化傾向をとらえて、自己学習型フィードフォワードフ
ァジィ制御器により、先行制御を行なうことにより、脱
硝装置の大きな応答おくれを補償することになるので、
出口NOX 濃度は設定値近傍に維持され、高速負荷変動
時においても良好な制御性を確保できるとともに、リー
クアンモニア濃度を低減できる。
【0012】
【実施例】本発明になる脱硝装置のアンモニア注入量制
御装置の具体的実施例を図1に示す。本制御装置は、脱
硝装置出口NOX 濃度を設定値に維持するに必要な脱硝
率を得るための先行値モル比信号13(関数発生器11
の出力信号)、出口NOX 濃度計4の出力信号によるフ
ィードバック補正モル比信号15、自己学習型フィード
フォワードファジィ制御器31の出力信号を用いて、ア
ンモニア注入量を決定するものである。
【0013】このうち、先行値モル比信号13および出
口NOX 濃度によるフィードバック補正モル比信号15
については、図4に示した従来の制御方式と同様である
ので詳細な説明は省略する。自己学習型フィードフォワ
ードファジィ制御手段としての制御器31では、処理ガ
ス流量計1の出力信号、入口NOX 濃度計2の出力信号
および入口ガス温度計30の出力信号を用いて、以下の
演算を行なう。
【0014】ここでは、処理ガス流量計1の出力信号を
例として説明するが、入口NOX 濃度計2および入口ガ
ス温度計30の出力信号についても同様である。処理ガ
ス流量計1の出力信号より、ガス量の時間に関する1階
差分および2階差分を求める。
【0015】
【数1】 △Gg ={Gg(n)−Gg(n−1)}・S1 ……(1)
【0016】
【数2】 △2 Gg ={Gg(n)−2Gg(n−1)+Gg(n+1)}・S2 ……(2) ここに、△、△2 :1階および2階差分、Gg :処理ガ
ス流量、n:時刻点番号、S1 、S2 :スケーリングフ
ァクタ ファジィラベルとしては、一例として、NB(Negative
Big) 、NM(Negative Medium)、NS(Negative Sma
ll) 、ZO(Zero) 、PS(Positive Small)、PM(P
ositive Medium)、PB(Positive Big) のように7つ
とする。これらのメンバシップ関数の一例を図2に示
す。
【0017】制御ルールの例を図3に示す。図におい
て、後件部変数Wijは確定値とし、このWijを自己学習
して、最適な値に調整していく。図3の△Gg に対する
ファジィラベルのメンバシップ関数値をμj とし、△2
Gg に対するファジィラベルのメンバシップ関数値をμ
i とすると、Wijに対するメンバシップ関数値μijは次
式で定義される。
【0018】
【数3】 μij=μi ・μj ……(3) 学習則を次式のように与える。
【0019】
【数4】 Wij(n)=K・e(n)・μij(n)・△t+Wij(n−1) e(n)={NOX ( n)−NOX set }/NOX set ……(4) ここに、K:学習ゲイン、e(n):n時刻点における
脱硝装置出口NOX 濃度制御偏差、△t:サンプリング
周期、NOX (n):n時刻点における出口NOX
度、NOX set :出口NOX 濃度設定値 したがって、制御出力は次式となる。
【0020】
【数5】 u1(n)=Σμij(n)Wij(n)/Σμij(n) ……(5) 同様の手法で、入口NOX 濃度および入口ガス温度に関
する制御出力u2 (n)およびu3 (n)を求める。こ
のようにして、自己学習型フィードフォワード制御器3
1の出力u(n)は、
【0021】
【数6】 u(n)=u1 (n)+u2 (n)+u3 (n) ……(6) となる。本発明は、このような構成なので、脱硝性能に
大きな影響を及ぼす、処理ガス流量、入口NOX 濃度お
よび入口ガス温度の変化傾向を捕らえて、アンモニア注
入量を補正できるので、脱硝反応の大きなおくれを補償
できる。
【0022】このため、高速負荷変動時においても、脱
硝装置出口NOX 濃度を設定値の近傍に維持できる。な
お、出口NOX 濃度と設定値との間の制御偏差を小さく
抑えることは、必要なアンモニアの過不足を解消するこ
とになるので、リークアンモニア量を低減できるという
効果がある。なお、図1および図4においては処理ガス
流量をガス流量計1により直接求めているが、処理すべ
き排ガスを産出する燃焼装置の負荷や、燃焼用空気流
量、燃焼空気用送風機動力などから間接的に算出するこ
とも可能であり、処理ガス流量とは上記これら諸量を包
含することはいうまでもない。また、脱硝装置入口排ガ
スのNOX 濃度と燃焼装置の負荷との関係を予め求めて
おき、入口NOX 濃度に代えて燃焼装置の負荷を均等手
段として用いることもできる。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、脱硝性能に大きな影響
を及ぼす処理ガス流量、入口NOX 濃度および入口ガス
温度の変化傾向を捕らえて、アンモニアを先行的に注入
できるので、脱硝反応の大きなおくれを補償でき、高速
負荷変動時においても、脱硝装置出口NOX 濃度を設定
値の近傍に維持できるとともに、リークアンモニア濃度
を低減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明になる脱硝装置のアンモニア注入量制御
装置の一実施例を示す制御系統図。
【図2】本発明で用いるファジィ制御器におけるメンバ
シップ関数の一例を示す説明図。
【図3】前記ファジィ制御器における制御ルールの一例
を示す説明図。
【図4】従来技術のアンモニア注入量制御装置を示す制
御系統図。
【符号の説明】
1…処理ガス流量計、2…入口NOX 濃度計、3…出口
NOX 濃度設定器、4…出口NOX 濃度計、6…アンモ
ニア流量計、7a、7b…乗算器、8a、8b、8c…
引算器、9…割算器、10…必要脱硝率信号、11…関
数発生器、12a、12b…調節計、13…必要モル比
信号、14a、14b…加算器、15…フィードバック
モル比信号、16、16a…全モル比信号、19、19
a…アンモニア流量要求信号、20…アンモニア流量調
整弁、21…入口NOX 量信号、30…入口ガス温度
計、31…自己学習型フィードフォワードファジィ制御
器、31a…アンモニア注入量補正信号。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05B 13/02 N 9131−3H G05D 21/00 A B01D 53/36 101 A

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 脱硝触媒を内蔵した排ガス脱硝装置への
    アンモニア注入量を、該装置の入口ガスNOX 濃度、出
    口NOX 濃度およびその設定値とから求めた必要アンモ
    ニアモル比信号と、処理すべき排ガスの入口NOX 量信
    号とに基づき制御する方法において、入口排ガスの流
    量、NOX 濃度および温度の変化傾向に基づく学習型フ
    ィードフォワードファジィ制御手段により前記アンモニ
    ア注入量を補正することを特徴とする脱硝触媒を内蔵し
    た脱硝装置へのアンモニア注入量制御方法。
  2. 【請求項2】 脱硝触媒を内蔵した脱硝装置へのアンモ
    ニア注入量制御装置において、脱硝装置入口排ガス流量
    とNOX 濃度とに基づき入口NOX 量を算出する手段
    と、入口NOX 濃度と出口NOX 濃度設定値とにより必
    要アンモニアモル比信号を算出する手段と、出口NOX
    濃度とその設定値との偏差に基づきフィードバックモル
    比補正信号を算出する手段と、入口排ガスの流量、NO
    X 濃度および温度の変化傾向に基づいてアンモニア注入
    量補正信号を算出する自己学習型フィードフォワードフ
    ァジィ制御器と、算出した前記入口NOX 量、必要アン
    モニアモル比信号、フィードバックモル比補正信号、ア
    ンモニア注入量補正信号とを用いてアンモニア注入量を
    調整する手段とを設けたことを特徴とする脱硝触媒を内
    蔵した脱硝装置へのアンモニア注入量制御装置。
JP6317014A 1994-12-20 1994-12-20 脱硝触媒を内蔵した脱硝装置へのアンモニア注入量制御方法および制御装置 Pending JPH08168639A (ja)

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